Mancal: o que é, funções e diferentes tipos
Automação Industrial

Mancal: o que é, funções e diferentes tipos

O funcionamento das máquinas e equipamentos depende de componentes como o mancal. Esse elemento mecânico serve como apoio para elementos girantes, como fusos de esferas e eixos, e deve estar em perfeitas condições para possibilitar diversas atividades industriais.

Você conhece bem o mancal? Sabe os tipos e a sua importância para os sistemas mecânicos? Neste artigo, vamos explicar para que serve o mancal, detalhar os principais tipos e te dar dicas para saber escolher. Acompanhe!

O que é um mancal?

Mancal é um elemento de máquina que atua como um apoio fixo ou suporte para a transmissão mecânica em elementos girantes, possibilitando o funcionamento de rolamentos e eixos, como o rolamento de esferas ou o rolamento de rolos.

O mancal fica em contato com esses elementos que se movimentam, fazendo a sustentação e garantindo que se mantenham “no lugar” enquanto giram.

É altamente resistente, geralmente feito de ferro ou aço e tem estrutura bipartida, ou seja, tem uma base e uma tampa. 

mancal

Como surgiu o mancal?

O primeiro mancal a ar foi desenvolvido pelo engenheiro e inventor estadunidense Albert Kingsbury, em 1887, e teve grande aplicação em máquinas, estendendo a sua vida útil e atendendo à demanda industrial da época.

Componente importante para a atuação de diversos equipamentos, o mancal garante a transmissão de potência em diferentes sistemas. Ele está sujeito às forças de atrito causadas pelos giros do eixo.

Nos fusos de esferas, os mancais tem o objetivo de suportar os esforços axiais e radiais e ainda garantir o perfeito funcionamento do sistema.

Fundamental na indústria 4.0, esse elemento exige cuidados: se houver alguma irregularidade na estrutura do mancal, todo o sistema será prejudicado e pode ser até paralisado.

Qual a função de um mancal?

O mancal é um elemento de transmissão mecânica desenvolvido para suportar as cargas aplicadas em um eixo enquanto ele gira. 

A função do mancal é ajudar a transferir torque e rotação, além de amortecer vibrações e garantir alta eficiência e a correta transferência de energia mecânica de sistemas industriais.

As cargas são dinâmicas e podem, com o tempo, danificar o mancal, que deve ser selecionado adequadamente – o que impactará diretamente a sua durabilidade. A base do mancal tem buchas ou rolamentos para diminuir o atrito do eixo.

Sua manutenção é primordial, pois o funcionamento das máquinas modernas depende muito do seu estado. Qualquer problema na peça pode resultar em parada de equipamentos e, consequentemente, de produção, trazendo prejuízos às empresas.

Onde fica o mancal?

Essa peça é colocada entre eixos giratórios de máquinas de grande, médio e pequeno porte. 

Em um veículo, os mancais dão suporte ao virabrequim e estão localizados no bloco do motor, permitindo que o virabrequim gire suavemente com o mínimo de atrito.

Onde são utilizados os mancais?

Confira as principais aplicações do mancal:

  • máquinas de testes;
  • equipamentos de medição;
  • máquinas-ferramenta;
  • turbomáquinas;
  • construções mecânicas;
  • ferramentas de precisão;
  • ventiladores e bombas industriais;
  • máquinas elétricas; etc.

Tipos de Mancal: conheça os principais

Os mancais são caracterizados por dar segurança à movimentação rotativa. Eles são categorizados em dois grandes grupos: mancais de deslizamento e mancais de rolamento.

Estes grupos, por sua vez, se subdividem e possuem características diferentes para atender a variadas aplicações na indústria. Veja:

Mancal de deslizamento

É um elemento cilíndrico constituído de uma bucha fixada em um suporte, que serve de apoio para eixos girantes, cumprindo a função de mantê-los na posição correta. Geralmente, é aplicado em máquinas pesadas e de baixa rotação.

Mancal de rolamento

É um suporte fixo formado por dois anéis concêntricos, entre os quais são colocadas peças rolantes, como os rolamentos de esferas. Serve como apoio do eixo e, quando este gira, os elementos rolantes giram também. São apropriados para aplicações com maior velocidade e menor atrito.

Qual a diferença entre mancal de rolamento e deslizamento?

A principal diferença entre o mancal de rolamento e o mancal de deslizamento é o seu formato. 

O mancal de rolamento tem características esféricas e é adotado, frequentemente, em projetos que requerem mais velocidade e menor atrito.

Já o mancal de deslizamento apresenta elementos deslizantes (planos ou não) e é usado em equipamentos de baixa rotação.

Mancal de deslizamento: vantagens e desvantagens

Vamos conhecer agora alguns pontos positivos e negativos do mancal de deslizamento, em comparação a outros tipos de elementos de transmissão mecânica.

Vantagens do mancal de deslizamento

  • Montagem e desmontagem descomplicadas;
  • Facilidade de manutenção;
  • Variadas formas construtivas, que atendem a diferentes aplicações;
  • Adaptabilidade às circunstâncias industriais;
  • O mancal de deslizamento tem vida útil prolongada (quando respeitados os ciclos de lubrificação, limpeza e alinhamento).

Desvantagens do mancal de deslizamento

  • Produz alta temperatura durante seu funcionamento;
  • Requer lubrificações constantes;
  • O mancal de deslizamento provoca desgaste em buchas e eixos;
  • Contribui para a perda de rendimento devido ao atrito.

Principais tipos de mancais de deslizamento

Hora de conhecer os modelos mais comuns de mancais de deslizamento presentes na indústria.

Mancal hidrodinâmico

Feito de metal ou cerâmica resistente, o mancal hidridinâmico é altamente resistente e apresenta folga mínima entre o eixo e a bucha, preenchida por óleo lubrificante, tornando-o ideal para altas cargas axiais em velocidades elevadas, como as das turbomáquinas.

Mancal hidrostático

Apresenta um sistema de alimentação de lubrificante com pressão externa, que faz com que o lubrificante líquido seja continuamente enviado por canais de entrada para câmaras entre as superfícies do mancal hidrostático, evitando atritos e garantindo uma regulagem de posição de altíssima precisão.

Mancal aerostático

Suporta temperaturas elevadas e praticamente não aquece. Suas superfícies são intercaladas com camadas de ar comprimido, que as mantêm separadas. O mancal aerostático não sofre desgaste, sua fricção é mínima e sua exatidão é alta em qualquer velocidade. Leia também sobre redutores de velocidade.

Mancal magnéticos

Não usa fluido lubrificante e mantém o eixo em suspensão por meio de força magnética proporcionada por eletroímãs, ímãs permanentes, supercondutores ou indução magnética. As aplicações dos mancais magnéticos ainda são muito restritas.

Mancal de rolamento: vantagens e desvantagens

Esse é um elemento fundamental para várias operações na indústria, compondo a maioria das máquinas do chão de fábrica. Confira seus benefícios e pontos negativos, em comparação com o mancal de deslizamento.

Vantagens

  • Flexibilidade de uso;
  • Pode trabalhar com acessórios;
  • Não requer grandes necessidades de manutenção, reduzindo gastos;
  • Menor atrito, desgaste e aquecimento;
  • Pouca lubrificação;
  • Evita grande folga ao longo do uso.

Desvantagens

  • Alta sensibilidade a choques;
  • Custo maior de fabricação;
  • Baixa tolerância para carcaça e alojamento do eixo;
  • Não suporta cargas muito altas;
  • Ocupa maior espaço radial.

Principais tipos de mancais de rolamento

Existem sete modelos de mancais de rolamento ou rotativos. Veja a seguir.

Mancal rígido de esferas

Formado por um conjunto de esferas, que não permitem o movimento de flexão ou o desalinhamento do eixo. 

O mancal rígido de esferas possui anéis com concavidade de curvatura maior do que o raio das esferas, servindo de trilho para nortear o movimento.

Robusto, é capaz de suportar velocidades elevadas e cargas axiais e radiais. Com baixo atrito, vibração e ruído, pode ser aplicado em diversos projetos que demandem baixas vibrações e poucos ruídos, como alguns tipos de motores elétricos e geradores; veículos de duas e três rodas; carros e caminhões leves.

Mancal de esferas de contato angular

Entre as características do mancal de esferas de contato angular, uma das principais é que ele permite modificar a área de contato entre as esferas e o trilho. 

Assim, dependendo de como os anéis “abraçam” os elementos rolantes, eles conseguem suportar mais ou menos cargas axiais. 

É indicado para aplicações que exigem alta rotação e baixo ruído, como: compressores, bombas industriais, redutores de engrenagens, motores, geradores, etc.

Mancal de rolos cilíndricos

Constituído por elementos de rotação na forma de cilindros, que possibilitam ao eixo trabalhar em alta velocidade.

Mancais de rolos cilíndricos são ideais para aplicações com altas cargas de impacto no sentido radial, como: 

  • esteiras transportadoras
  • ventiladores e sopradores, 
  • leitos de resfriamento, 
  • lingotadores contínuos, 
  • empilhadeiras recuperadoras etc.

Mancais de rolos cilíndricos apresentam uma linha de contato entre os rolos e os anéis do rolamento. Sua montagem e desmontagem fáceis permitem uma manutenção descomplicada.

Mancal de rolos cônicos

Mancal de rolos cônicos possuem anéis e rolos com superfície cônica, com centros que convergem no eixo do rolamento. Suportam cargas elevadas de impacto, até mesmo de impactos axiais e radiais simultâneos.

Devido a sua estrutura, o mancal de rolos cônicos deve ser utilizado em pares, para manter o equilíbrio das forças na montagem. Costuma ser aplicado em caixas redutoras, equipamentos de içamento, laminadores e máquinas do setor de mineração.

Mancal axial de esferas

O mancal axial de esferas tem dois anéis: um no eixo e outro na base, para acomodar a gaiola e as esferas em canais. Pode ser montado em escora dupla, para obter maior robustez, com a utilização de duas gaiolas com esferas e um anel intermediário entre elas.

Geralmente o mancal axial de esferas é utilizado em ventiladores e bombas industriais, siderúrgicas, transmissões industriais, mineração, processamento de minérios e cimento.

Mancal de agulhas

O mancal de agulhas apresenta agulhas (rolos) com comprimento maior do que o diâmetro. Isso possibilita a acomodação de mais componentes rolantes em um mesmo diâmetro de rolamento.

É usado principalmente com cargas elevadas e rotações baixas, como máquinas de construção e caminhões de carga.

Mancal autocompensador de rolos e esferas

Formado por um anel externo de curvatura esférica no trilho e centro que coincide com o centro do rolamento. 

O mancal autocompensador de rolos e esferas possui gaiola que abriga duas filas de elementos rolantes (rolos adaptados ou esferas). Sua estrutura corrige automaticamente erros de alinhamento.

Suas aplicações incluem: máquinas da agricultura; indústria de papel e celulose; alimentos e bebidas; ventiladores industriais; manuseio de materiais.

Como escolher um mancal?

Ao escolher um mancal é preciso levar em consideração:

  • as características do eixo com o qual o mancal trabalhará. Isso inclui suas dimensões, as forças atuantes e até a forma de montagem do projeto;
  • o nível de precisão requerido para a movimentação do sistema;
  • a capacidade de amortecimento;
  • o RPM do eixo;
  • a direção das cargas;
  • as exigências de lubrificação; etc.
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Perguntas frequentes sobre o Mancal

Esse componente versátil, apesar de comum, ainda gera muitas dúvidas.

O que é mancal de bucha?

Mancal de bucha é o mesmo que mancal de escorregamento ou deslizamento. Entre suas características, é formado por uma bucha fixada em um suporte único.

Geralmente, é adotado em equipamentos pesados e/ou de pouca rotação. Seu nível de atrito é elevado, quando comparado a outros tipos de mancais.

Quantos mancais tem um motor?

Isso depende da máquina, equipamento ou projeto. Em um veículo, por exemplo, o virabrequim é constituído por dois tipos de mancais: excêntricos (ligados à biela) e de centro (que sustentam o virabrequim ao bloco).

O que é mancal do amortecedor?

Em um carro, o rolamento amortecedor é a peça responsável por reduzir as oscilações do trajeto e assegurar a aderência dos pneus ao solo.

Quais são as principais causas de danificação de um mancal?

Podem ser operacionais ou pré-operacionais e envolver: uso inadequado, forçando a peça além de sua capacidade; ajuste incorreto do eixo; encaixe defeituoso no mancal; desalinhamento; montagem inapropriada; falta de de regulagem; lubrificação mal feita; fuga de corrente elétrica; etc.

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Conclusão

Determinados componentes, como o mancal, são de extrema importância para o funcionamento de máquinas e equipamentos mecânicos, com a função de suportar as cargas aplicadas em um eixo enquanto ele gira. 

Como as cargas são dinâmicas e os processos industriais variados, existem no mercado diferentes modelos de mancal para atender às aplicações e auxiliar o funcionamento dos sistemas.

Para garantir uma longa continuidade operacional, faz-se necessária a manutenção e cuidados frequentes com os mancais, além de adquiri-los com um fornecedor de confiança.

É aconselhável contar com uma empresa especialista como a Kalatec, que conta com um time de técnicos e engenheiros para auxiliar na escolha do melhor produto, para atender de forma segura a aplicação.Conheça nossos mancais e outros componentes para a indústria, acessando nosso site.

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Edilson Cravo

Edilson Cravo

Engenheiro de Aplicação da KALATEC, 23 anos de experiência com mais de 5000 visitas únicas em Indústrias. Especialista em Automação Industrial e apaixonado por Servos Motores, foi treinado nas fábricas EMERSON MOTION CONTROL, YASKAWA, WEG, DELTA, HNC, LEADSHINE e ESTUN. Foi consultor de projetos no Instituto Nuclear Brasileiro, Embraer, Rede Globo, USP (Projeto Inspire) entre outros.

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